Общие свойства металлов. Щелочные и щелочноземельные

металлы

Лекция №12 курса«Общая и неорганическая химия»для биоинженеров и биофизиков

Открытая химия 2.5D:\content\models\ptable.html

Общие свойства металлов

Металлический блеск, электро- и теплопроводность, ковкость, пластичность

www.webelements.com http://www.unpeople.ru/practice/2/17_1.shtmlhttp://dhblacksmith.narod.ru/fotogal.htm

Активность металлов

Атомные радиусы элементов

CD: IUPAC DIDAC project - 2003 Agfa-Gevaert N.V.http://www.iupac.org/didac/index.html

Элементы IА группы – щелочные металлыСвойства простых веществ

Li Na K Rb Cs

Температура плавления, 0С 180 98 64 38,4 28,4

Температура кипения, 0С 1345 883 774 688 678

Радиус атома, пм (10-12 м) 155 189 236 248 268

Радиус иона Э+ , пм 68 98 133 149 165

Плотность, г/см3 0,53 0,97 0,86 1,53 1,88

Продукт горения в O2 Li2O Na2O2 KO2 RbO2 CsO2

LiNa

K

1С Химия для всех – XXI

Получение щелочных металлов

www.webelements.com

Сверхсекретный литий (1)

31 Октября 1952 года испытан заряд Mike, мощностью 10.4 Мт, весом 80 т. Термоядерным топливом был жидкий дейтерий. Однако 77% (8 Мегатонн)

выхода энергии обеспечил урановый корпус заряда и только остаток (2.4 Мт) приходился на реакцию синтеза.http://nuclear-weapons.nm.ru/usa/weapons/first-bombs/termonuclear.htm

D + D -> T + p + 4.03 MeVD + T -> 4He + n + 17.588 MeV

Сверхсекретный литий (2)

Одноступенчатый термоядерный заряд- проект "Слойка"

http://nuclear-weapons.nm.ru/theory/sloika.htm

Сверхсекретный литий (3)

Испытание РДС-6с состоялось 12 августа 1953 г. Энерговыделение - 400 кт. Мощность пускового заряда 40 кт, меньшая часть, 10-20% энергии, выделилось за счет синтеза, остальное - деление нейтронами урановых оболочек.

http://nuclear-weapons.nm.ru/russia/weapons/first-bombs/termonuclear.htm

Сентябрь 1958 года. Дважды Герой Соц. труда академик Андрей Дмитриевич Сахарови трижды Герой Соц. труда академик Игорь ВасильевичКурчатов

http://ggorelik.narod.ru/ADS_Babochki/ADS_TV_2002.htm

Взрыв 50-мегатонной бомбы (8х2 м, вес 24 т) произведен 30 октября 1961 года в 11 ч. 32 мин.

над Новой Землей на высоте 4000 м

http://www.krugosvet.ru/articles/22/1002273/0009475g.htmhttp://atomas.ru/isp/artika2/ch2_03.htm

Реакции с кислородом и азотом. Пероксиды

4 Li + O2 = 2 Li2O 6 Li + N2 = 2 Li3N

2 Na + O2 = Na2O2

K + O2 = KO2

Li3N + 3 H2O = 3 LiOH + NH3

Na2O2 + 2 H2O = 2 NaOH + H2O2

K2O4 + 2 H2O = 2 KOH + H2O2 + O2

Na2O2 + CO2 = Na2CO3 + 0,5 O2

K2O4 + CO2 = K2CO3+ 1,5 O2

Дыхательный аппарат замкнутого типа для боевых пловцов (ИДА) и изолирующий противогаз ИП-5

Индивидуальные дыхательные аппараты ИДАhttp://www.decopro.ru/?m=6&&nid=665

Изолирующий противогаз ИП-5http://www.ekoxim.ru/pages/products_sizod_ip.php

Гидриды и гидроксиды металлов IА группы

2 Li + H2 = 2 LiHLiH + AlH3 = LiAlH4

Гидроксиды щелочных металлов разъедаютстеклянную и фарфоровую посуду, их нельзя нагреватьи в кварцевой посуде:

SiO2 + 2 NaOH = Na2SiO3 + H2O

Гидроксиды натрия и калия не отщепляют водупри нагревании вплоть до температур их кипения(более 13000С).

Соды

а) кальцинированная сода, безводная сода, бельевая содаили просто сода – карбонат натрия Na2CO3;

б) кристаллическая сода – кристаллогидрат карбоната натрияNa2CO3

.10H2O ;

в) двууглекислая или питьевая – гидрокарбонат натрияNaHCO3 ;

г) гидроксид натрия NaOH называют каустической содойили каустиком

(от греческого καυστικοζ – каустикос – жгучий, едкий).

Получение соды

Соду в промышленности получают по методу Сольве (1863 г.): NaCl + NH4HCO3 = NaHCO3 + NH4Cl2 NaHCO3 = Na2CO3 + CO2 + H2O

Аммиак затем выделяют при добавлении гашеной извести: 2 NH4Cl + Ca(OH)2 = CaCl2 + 2 H2O + 2 NH3

Единственный отход - хлорид кальция(ХКМ – хлорид кальция модифицированный).

Сода на кухне

При кипячении водного раствора питьевой соды(гидрокарбоната натрия) он превращается в карбонат:

2 NaHCO3 = Na2CO3 + CO2 + H2O

Карбонат аммония начинает разлагаться уже при 200С: (NH4)2CO3 = NH4HCO3 + NH3

Гидрокарбонат аммония используется как разрыхлитель теста(«пекарский порошок»), поскольку разлагается при 600С:

NH4HCO3 = NH3 + CO2 + H2O

Важнейшие химические продукты в 1990 г [*]Сталь (Fe) 742 млн.т Водород H2 40Кокс (С) 361 Едкий натр NaOH 36,5Серная кислота H2SO4 136 Сера S 33Сахар C12H22O11 110 Кальцинированная сода Na2CO3 30,5Негашеная известь CaO 109 Азотная кислота HNO3 27,4Аммиак NH3 97,3 Полиэтилен (CH2)n 25,5Этанол C2H5OH 90 Фосфорная кислота H3PO4 25Хлор Cl2 47 Алюминий Al 23,2Этилен C2H4 46,7 Соляная кислота HCl 12

*Энциклопедия Аванта+, том.17, Химия, М. 2000, стр. 565

Элементы IIА группы – щелочноземельные металлы

Свойства простых веществBe Mg Ca Sr Ba

Температура плавления, 0С 1284 650 850 770 710Температура кипения, 0С 2970 1120 1487 1368 1635Радиус атома, пм (10-12 м) 113 160 197 215 221Радиус иона Э2+ , пм 34 74 104 120 138

Be Mg

1С Химия для всех – XXI www.webelements.com

Химия элементов IIА группы

Be + H2O + 2 NaOH = Na2[Be(OH)4] + H2

Mg + 2 H2O = Mg(OH)2 + H2

3 Mg + N2 = Mg3N2

Жесткость воды. Осадок при кипячении: Ca(HCO3)2 = CaCO3 + CO2 + H2O

Растворимость гидроксидов (200С)Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2

Произведениерастворимости

2*10-15 1,3*10-10 1,4*10-5 3,4*10-4 8*10-3

Растворимость, моль/л 8*10-6 3*10-4 1,5*10-2 7*10-2 2*10-1

Растворимость, г/л 3,4*10-4 2,9*10-2 1,1 8,5 34,2

Содержание в организме человека, %

Li Na K Rb Cs Be Mg Ca Sr Ba

10-4% 0,08 0,23 10-5 10-4 10-7 0,027 1,4 10-3 10-5

Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. – М. 2000.

В лекции использованы иллюстрации из эл. учебника «1С Химия для всех – XXI»